基于BIM的建设工程电子文件与电子档案 管理体系研究
蔡雪峰 1 杨尊煌 1,2 郑莲琼 1 周继忠 1
(1.福建工程学院，福州 350108； 2.福建优建建筑科技有限公司，福州 350108)
【摘 要】 为了加强施工过程信息的利用、监管和后期归档，并且建立开放式的信息化协同平台，研究基于BIM(Building Information Modeling)的建设工程电子文件和电子档案的管理体系。文章分析了基于BIM的电子档案管理体系的重要性和优势，提出并研究了管理体系的系统架构、工作协同和资料审批平台以及体系标准等主要内容。并从物料管理、进度管理、施工过程管理、现场验收管理以及竣工归档管理等几个方面展示了BIM体系的应用情况。最后提出进一步将物联网技术以及室内定位技术在体系中应用的思考。电子文件和电子档案的BIM管理体系既有效地满足各方协同条件，又有效提高了现场质量管理水平。
【关键词】 BIM技术；工程电子文件；工程电子档案；工作协同
引言
近几年，随着国家在建筑业信息化方面的推动加大，建筑业的信息化取得了长足的发展。建筑业的信息化成果也日益凸显：组织信息沟通方式由链式转向平面式[1]、招投标方式由纸质招投标向施工、监理、材料及货物等全品类的电子化招投标[2]转变。施工企业用工由传统粗放式管理转向实名制精细化管理[3]。在建筑施工管理现场信息化和数据化推行过程中，施工过程资料在线电子化逐步得到了相关部门的重视，施工过程记录的电子信息将为建筑施工大数据应用提供强大的海量数据分析基础，也为城建档案数字化和电子化管理提供了一种新思路，并且施工过程资料的在线电子化为施工过程监管也提供了便利和有效的手段[4-6]。
BIM(Building Information Modeling)技术在项目部的推广和应用也为数字项目提供了良好的应用载体，BIM技术主要是通过构建项目全生命周期的数据集约化管理体系，包括数据采集，加工，计算，处理，利用以及统计等，并通过三维模型或者可视化模块将数据以多维方式呈现出来[7]，以期达到加强项目在设计、施工、运营以及维护等各阶段的管理效率和质量[8-11]的目的。但是随着BIM技术的深入研究和发展，BIM技术的数据来源以及协同等问题一直是目前推广BIM技术首要解决的问题，由于电子文件与电子档案审批需要建立不同参建方的协同工作平台，以及在将施工过程记录电子化后为BIM技术的推广提供了很好的数据来源和协作平台，因此通过BIM技术和电子文件技术的有效结合，建立施工项目在人、财、物、进度、成本、质量和安全等方面的数据集成，加速加快建筑施工产业链的执行效率和决策的有效性，不断提升产业结构，并能够很好地推动BIM技术进一步发展。
但是目前有关于如何利用BIM技术加强电子文件形成、协同、管理、归档以及利用等方面的研究较少，文献[12-13]针对BIM技术的电子档案的归档做了研究，指出基于BIM技术电子归档需建立统一的数据库以及文档规范方面的标准。但是针对基于BIM技术从前期数据采集，资料报批以及后面资料利用等研究相对较少。本文在BIM技术的基础，探索建筑工程施工过程的电子文件以及竣工归档的电子档案的一体化管理体系的研究，旨在以BIM技术和信息化手段进一步提高现场监管和管理的效率，为进一步推动智慧工地和智慧档案提供基础。
1 电子文件与电子档案BIM 管理体系建立的意义
1 .1 加强企业和项目部管理
基于BIM的电子文件和电子档案管理体系的建立有利于施工企业对项目部的有效管控。通过BIM平台对现场进度情况以及各阶段质量验收情况等进行实时采集，并和BIM模型建立有效链接，使得管理人员通过可视化方式可以实时了解现场情况。并且施工现场技术人员与各工种班组通过BIM模型和在线电子资料的有效整合，有利于现场施工的多维技术交底，化抽象为具象，提高现场交底效率和质量。施工过程资料电子化后可以支持项目部人员对资料的实时查阅，建立有效的技能提升渠道。
1 .2 加强监管部门管理
施工过程资料和检(试)验报告与BIM模型建立有效的链接，有利于监督管理部门对于现场质量和安全情况的监管。监督管理部门通过对检查构件的BIM模型浏览查阅，利用手机移动终端以及移动设备等对原材、过程数据以及现场照片等进行有效核对，方便监督管理人员现场实时检验，使得监督管理人员在施工现场便可以对内业资料进行实时查阅，检查过程中内业和外业情况一目了然。有效改善现场内外业脱节的情况，并使施工过程情况透明化，有利于提高施工质量，有效提高施工企业对各个项目现场质量和安全的管控，更加方便监管部门进行有效的监管。
1.2.6 寒暑假期生活状况 问卷学生普遍回答在家放松休息，每天的生活都是吃吃睡睡、看电视、玩游戏、会亲友；少数学生帮助家长做家务、干农活或做点社会兼职；个别学生利用假期到驾校学开车、外出旅游，学习看书和进行体育锻炼的学生是极少数。
1 .3 推动智慧项目建设
施工企业和项目部施工过程采用在线信息电子化管理系统，可提高企业、项目部质量和安全管理等方面的工作效率，提高管理层对现场项目部管理的决策水平和速度，施工企业和项目部通过积累的大量施工过程数据，深度挖掘，进行数据利用。建设工程资料电子化后有利于计算机分析施工过程中的数据特征并加以利用，进行各项目的数据整合，对施工质量以及环境因素等进行分析统计，使得项目部和企业数据结构更加完善，并且有利于企业和项目部进行大数据分析，逐步拖动智慧项目的开展。
1 .4 推动BIM 模型与电子档案交付
(3)数据结构标准化：根据《建设电子档案元数据标准》[14]相关要求，城建电子档案在向城建档案馆移交时需要同时交付城建档案的元数据信息，建立统一的元数据移交标准，有利于元数据在电子文件形成过程中真实形成，降低后期进行元数据校验时的工程量。
2 管理体系的组成
2 .1 体系架构
交互平台是各参建方中心数据传递的中央枢纽中心，是工程电子文件的归档报送的集成一体化平台。交互平台并向工程电子文件管理系统、工程电子文件报送系统及城建档案管理系统等提供开放式数据接口。并且交互平台可以允许其他参建各方登录平台或者对接交互平台接口进行正常业务处理，特别是针对现场资料的交互审批等。通过交互平台的建立，使得BIM管理平台有效的协同工作变得可能。交互平台还提供与城建档案馆接收系统对接的接口，实现城建档案馆在建设过程中对电子档案的形成质量进行严格把控，并且通过数据的对接进行在线城建档案移交和审核。交互平台提供主管部门登录查档和检查的账号，主管部门通过登录账号可以监督项目部的资料进展情况。
图1 管理体系系统架构
Fig. 1 The system architecture of management system
(1)基础设施层：由ICT(Information and Communication Technology，信息和通信技术)资源池构成，可利用虚拟技术组织云计算基础设施。这些资源通过特定的服务级协定(Service-Level Areement，SLA)以细粒度的方式提供给上层子系统。
(2)计算层：将多种数据工具集成在硬件资源之上的中间件，主要包括数据集成和管理以及编程模块等。数据集成主要是通过特定方式从大众结构性数据、非结构性数据以及半结构性数据中获取数据并统一为相同形式。数据管理主要是对收集的数据进行持久储存和高效管理的机制，主要包括SQL、NoSQL数据存储。编程模型为数据分析提供便利手段。
(3)应用层：利用计算层的编程模块实现业务场景的具象功能，主要包括对建设工程施工过程进行物料管理、进度管理、施工过程管理、质量验收管理、安全教育管理以及竣工归档管理等功能。在这些功能基础上，构件BIM模型和电子档案之间相互有序的链接，并能通过模型漫游、三维模型、二维平面图以及进度过程中对电子档案进行实时查阅、资料报审、在线交互、竣工验收、组织归档。在整个体系建设过程中主要通过移动端、客户端以及Web端等工具对电子资料进行编辑、整理、查阅以及审核管理，通过建立统一签章平台，保证电子文档格式的有效性、规范性以及安全性。同时BIM模型的基础数据，包括构件信息、材料信息等为电子资料的报送提供丰富的源数据，使资料填报、内容统计等更加便捷。
2 .2 工作协同与资料审批平台
建立一体化的协同平台和监管平台有利于参建各方建立有效的互动机制，并且一体化平台为参建各方有效的数据传输和共享提供了必备条件。住建部《2016～2020年建筑业信息化发展纲要》中指出参建单位应推进管理信息系统升级换代，普及项目管理信息系统，开展施工阶段的BIM基础应用。并且在进行BIM项目管理的同时应该探索协同工作机制，BIM信息的丰富和完善离不开各参建方在各个阶段提供的原始数据，因此建立一体化的工作协同与资料审批平台是BIM技术深化应用的必然趋势。本文建立基于BIM的建设工程电子文件与电子档案管理体系的协同平台为“交互平台”，交互平台与其他系统的逻辑框架如图2所示。
电子文件与电子档案BIM管理系统的系统架构如图1所示。系统主要包括：基础设施层、计算层和应用层。系统架构主要基于BIM数据信息处理方面考虑，资源的分配满足大数据需求，同时通过最大化系统利用率、能量感知等方面实现资源的高效有序利用。在架构体系的基础上考虑建立统一标准的数据化接口和建设工程项目信息公共交互平台(以下简称“交互平台”)进行对接，在满足电子文件与电子档案在线协作交互的同时，能够实现不同参建单位之间的协同办公。交互平台主要为各参建单位提供一体化的协作平台。
图2 交互平台逻辑框架图
Fig. 2 The logical frame of interactive platform
2 .3 体系标准化
竣工归档管理是电子档案归档和BIM模型交付的重要环节，在进行电子档案“四性”检测的基础上还应该考虑BIM模型的通用性和可利用性。通过“交互平台”建立城建档案全生命周期管理平台，城建档案管理机构可以通过平台在项目建造过程中对档案的完成质量以及BIM模型的标准化进行指导，便于后期档案的接收。并且针对于不同时期形成的电子档案，需建立过程同步建造同步归档的模式。建立城建档案和电子文件之间的互补优势，并明确电子档案和BIM数据的接收范围和接收方式，有助于进一步推动档案和项目智能化管理。
(1)模型标准化：在进行BIM多维管理过程中，BIM模型是贯穿于体系的全部管理过程，BIM模型的标准化很大程度上可以满足体系从BIM模型建立，平台管理以及档案模型交付的全过程应用。有效的各阶段模型的建立，使得各方的工作得以衔接，避免重复劳动和资源的浪费。如图3所示，模型标准化是进行档案归档的数据接口标准化，现阶段BIM建模软件较多，如何通过统一的格式转换机制保障归档模型格式的标准是进行档案接收的重要指标。并且由于建模团队的不同，不同团队建立的模型深度不一致也导致归档验收存在问题。档案馆后期利用模型进场查档时，需要通过建立档案和模型的数据关联方式，通过建立档案和模型的关联关系便于后期进行模档之间有效的互查。
图3 模型标准化结构说明
Fig. 3 The structure of the model standardization
(2)文档格式标准化：目前电子签章软件也有许多不同的软件运营商在进行开发，并且不同软件运营商的电子文档格式没有制定统一的标准，使得档案馆在接收时需针对不同格式的电子档案进行电子签章可用性、安全性、完整性和准确性进行检验，不利于档案过程形成以及最终的档案归档，因此建立统一的档案接收标准有利于规整电子档案的接收质量。由于在项目开展过程中，难免会有部分纸质文档存在，数字化成果格式的规范有力归档的顺利开展。
BIM模型交付以及电子档案移交目前都是城建档案馆进行产业链升级的有效和重要发展方向，通过施工阶段将两者建立规范有效的整合体系，有利于BIM模型和电子档案的同时交付。通过建立BIM的电子文件和电子档案管理系统，对于升级档案服务方式以及档案利用等便民服务方面具有十分重要的意义。并且建立有效的归档体系有利于提高各参建单位对施工过程数据电子化和推动BIM建设的积极性，进一步拓展BIM技术的应用深度。同时，BIM模型和电子档案数据也是建设单位后期运维十分重要的原始材料。
3 管理体系的运用内容
3 .1 物料管理
针对建筑供应链中的库存管理问题，通过BIM管理体系的建立，有效了解物资进场情况，并通过进场原材在线报审，对现场物质进度以及质量建立起有效的监管模式。通过对建筑材料的进场情况进行分析和总结，确定符合现场管理进度和质量要求的动态物质库存模式，提高项目部材料管理水平。建立物质进场全过程追溯体系，如图4所示。以钢筋原材进场为例，在钢筋进场后手机采集基本信息，钢筋进场重要以及钢筋规格等信息录入到系统，系统根据材料到位情况实时显示在BIM模型上，管理人员时刻了解到每个环节材料到位情况，对于推迟到场的物质，系统给予提前预警避免物质延迟到场造成对施工进度的影响。图5～7为物料管理过程中形成的电子文件，图8为基于BIM体系的物资管理体系架构图。
图4 BIM-物料管理模块
Fig. 4 BIM-material management module
图5 物资抽检记录
Fig. 5 The record of material sampling
图6 材料用料汇总表
Fig. 6 Material summary table
图7 材料报审表
Fig. 7 Material declaration form
图8 基于BIM体系的物资管理体系架构图
Fig. 8 Architecture of material management based on BIM system
3 .2 进度管理
进度管理是项目部控制现场工期，有效规避风险的有效手段。系统建立现场进度的可视化管理模块，可以通过施工过程信息进展情况反应出现场施工的形象进度。如图9所示，每个矩形柱状图代表每号楼的施工过程信息进展程度，柱状图越高代表现场施工进度越快，对于没有报验的构件进行现场颜色区分，使现场管理人员对现场报验情况充分了解，如图10所示。
现场施工质量验收是对现场检验批施工质量验收的重要环节，是对整个工程质量的优劣，有着非常重要的作用，检验批的规范填写直接会影响到现场施工规范化管理。针对《建筑工程施工质量验收统一标准》[15]和《福建省建筑工程施工文件管理规程》[16]中相关规定，施工单位在进行检验批质量验收记录填写时需根据现场验收检查原始记录进行填写。为了保证现场验收检查原始记录数据填写的真实性和准确性，并且为了提高现场验收数据的后期可利用性，应考虑利用手机移动终端对现场数据进行现场验收，现场验收流程图如图14所示，手机验收界面如图15所示。现场的验收包括提供现场验收照片(如图16所示)以及现场验收数据等。系统通过自动匹配规则，实现检验结构和BIM模型的自动关联(如图17所示)，通过和BIM模型建立有效的互动，充分减少现场施工人员录入的工作量，提高施工人员的工作效率。
施工过程管理主要是针对建设工程在进行项目施工过程中的施工情况进行记录和管理。并且建立现场施工过程与电子文档以及BIM模型之间的有效对接，将施工过程数据保存到对应构件属性上，方便后期运营管理。在施工过程中通过对声像照片的管理，有利于后期对声像文件以及施工过程记录进行大数据深度分析，拓展BIM应用深度。并且在过程中声像资料对于后期法律纠纷以及主管部门的监管等具有非常重要的意义。图11为电子隐蔽验收记录表，图12～13为柱梁、板隐蔽现场照片。
图9 施工过程信息形象进度图
Fig. 9 Progress chart of datum progress
图10 BIM-进度管理模块
Fig. 10 BIM-Schedule management module
3 .3 施工过程管理
在分析实际触发角时，由于交流侧电压三次谐波叠加在基频分量的基础上，会使实际的换相线电压过零点发生变化，导致实际触发角发生变化，下面对其进行详细分析。图2为6脉冲换流器的结构。
图11 现场隐蔽验收记录
Fig. 11 Examining and receiving record of concealment
图12 柱梁钢筋隐蔽
Fig. 12 Concealment of beam and column rebar
图13 板钢筋隐蔽
Fig. 13 Concealment of slab rebar
图14 检验批现场验收逻辑关系图
Fig. 14 Logical relationship diagram of inspection lot acceptance
图15 手机验收界面
Fig. 15 Interface of acceptance
图16 现场照片留底
Fig. 16 Office copy of photos
图17 BIM模型和现场检验结果自动关联
Fig. 17 BIM model and automatic correlation of field inspection results
3 .4 质量验收管理
我一口咽下了嘴里正在嚼的东西，非常不合时宜地回了一句：“有点小意外，但也不奇怪。毕竟，当年人家上自习、坐镇图书馆啃书、疯狂备战GRE的时候，我们却在宿舍里，躺在床上上网聊天、看美剧和睡懒觉。”
3 .5 竣工归档管理
信息化的基础是标准化，基于BIM的建设工程电子文件与电子档案管理体系主要是在施工过程中建立BIM的标准化管理方式，并且可以支持各方协同办公的综合管理体系。由于该体系涉及的系统以及企业较多，因此需要建立各方系统统一交互的标准化格式，包括进行BIM管理的模型格式，电子文档格式以及档案移交的数据库格式，通过有效的数据格式统一，方便各参建方建立有效的互动机制。在进行标准化设定时需重点考虑以下几点的标准化设置：
4 今后发展建议
基于BIM的建设工程电子文件和电子档案管理体系是未来大数据分析以及利用的重要基础，因此不断丰富BIM管理体系的数据容量是未来真正实现智能化管理的重要内容。目前，各省市信息化发展程度不一致，可以从以下几个方面考虑进一步深化电子文件和电子档案的BIM管理体系建设。
在这个日益高涨的信息网络时代，胜产着良多的非凡的学生，作为新时代的班主任，要与时俱进，尝试新的管理方法，让学生们有更广阔的天空可以遨游。
⑱俞吾金、陈学明:《国外马克思主义哲学流派新编:西方马克思主义卷》，复旦大学出版社2002年版，第239页。
4 .1 物联网技术
进一步加强物联网技术在项目中的应用，充分解放现场施工人员手工信息录入工作量，通过现场仪器数据的自动采集，特别是对于实测实量仪器的数据互联化，可以极大提高施工过程信息的录入效率，充分实现智能调控。
4 .2 室内高精度定位技术
在混凝土浇筑后，项目部人员很大一部分作业均在室内进行，由于室内受到墙壁的遮挡使得室内精确定位的效果较差。如何通过高精度的室内定位技术，获取位置信息，是进行工人行为分析以及信息智能匹配的重要手段。
当下，网购量呈爆发式增长，“三通一达”等快递高速发展，但一系列问题亦随之而来。就企业而言，竞争无可厚非，然而，对于同一家快递企业，不同的网点之间，出现诸如“跨区域取件”的恶意“竞争”，却是致命的。
5 结语
建立基于BIM的建设工程电子文件与电子档案管理体系是协同参建各方以及政府主管部门的重要枢纽中心，是未来进行数据共享互通以及消除“信息孤岛”的发展方向。通过BIM技术与电子档案技术的深度结合，从一定程度上使得两者的优势互补，并且电子档案的BIM体系使得现场施工管理更加便捷，利用科学的手段加强了现场质量的把控。通过BIM体系和电子档案技术将施工过程数据实时汇总至BIM模型中，与模型建立有效的链接机制，这部分的数据对于后期归档以及运维等具有非常重要的意义。并且基于BIM的电子档案归档是未来城建档案进行产业升级的重要推动力量。
采用统计软件SPSS17.0进行统计分析,计数资料(n,%)x2检验,计量资料(均数±标准差)t检验,P<0.05差异具有统计学意义。
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Research on Management System of Digital Records and Digital Archives for Construction Project Based on BIM
Cai Xuefeng1, Yang Zunhuang1, 2, Zheng Lianqiong1, Zhou Jizhong1
(1.FuJian Universtiy of Technology ,Fuzhou 350108,China ; 2.FuJian Youjian Architecture and Technology Co .,Ltd .,Fuzhou 350108,China )
Abstract :In order to strengthen the utilization, regulation and filing of information during the project construction progress, and to establish an open collaboration platform for all participants, this paper researches on the management system of digital documents and digital archives during a construction project based on BIM(Building Information Modeling).This paper analyses the importance and advantages of BIM-based management system on digital archives, and proposes and studies the system architecture, work collaboration, data approval platform and system standards of the management system.The application of BIM system is introduced from different aspects including material management, progress management, construction process management, site acceptance management and completion filing management. At last, some thoughts are put forward on the further application of IoT(Internet of Things)technology and indoor positioning technology in the system.The BIM management system of digital documents and archives not only effectively meets the requirements of cooperation among all parties, but also effectively improves the quality management level of the site.
Key Words ：BIM； Digital Records of Project； Digital Archives of Project； Collaborative Work
【基金项目】 国家自然科学基金“基于施工时变性的单立杆早拆模撑体系失效机制研究”(项目编号： 51478119)； 福建省重大专项科技项目“建设项目安全质量三级同步监管关键技术研究”(项目编号： 2013H6003)
【作者简介】 蔡雪峰(1956-)，女，教授，主要研究方向：土木工程技术与信息化研究； 杨尊煌(1991-)，男，工程师，主要从事BIM技术拓展应用开发研究； 郑莲琼(1981-)，女，博士，副教授，主要研究方向：土木工程技术与信息化研究。
【中图分类号】 F407.9;TU17
【文献标识码】 A
【文章编号】 1674- 7461( 2019) 04- 0054- 09
【DOI】 10.16670/ j.cnki.cn11-5823/ tu.2019.04.09
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